Neurosciences et Psychologie Cognitive de l\'Attention PDF

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Notes personnelles de Licence psychologie cognitive et comportementale....

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Neurosciences et Psychologie Cognitive de l'Attention Table des matières Introduction I. Pourquoi étudier l'attention ?...................................................................... 2 II. Qu'est-ce que l'attention ?.......................................................................... 3 III. L'attention : cause ou effet ?..................................................................... 5 IV. Des processus regroupés en système.....................................................5

Attention sélective I. Principe et fonctions.....................................................................................6 II. Propriétés...................................................................................................... 7 III. L'attention sélective auditive..................................................................... 7 1. Les modèles cognitifs.........................................................................................................8 2. La sélection auditive est-elle précoce ou tardive ?.......................................................... 11 3. L’apport des neurosciences............................................................................................. 11 4. L’attention sélective visuelle.............................................................................................14

Attention divisée I. Eléments introductifs................................................................................. 27 II. Les théories cognitives............................................................................. 32 1. Le modèle des ressources attentionnelles, de la théorie de l'effort (Kahneman)...........33 2. Le modèle des ressources attentionnelles multiples de Wickens (1984)........................36

III. L’apport des neurosciences cognitives................................................. 38

Contrôle attentionnel I. Eléments introductifs................................................................................. 40

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II. Situations concrètes nécessitant le contrôle attentionnel...................43 III. Les modèles du fonctionnement exécutif..............................................43 IV. L’apport des neurosciences.................................................................... 44 1. Spécialisation fonctionnelle à l’intérieur du cortex préfrontal latéral................................44

Attention soutenue I. Eléments introductifs................................................................................. 48 II. Comment évaluer nos capacités d'attention soutenue ?.....................54 1. Les tâches de vigilance ou d'attention soutenue (Mackworth)........................................54 2. Les tâches de Go/No-Go : inhiber une R bien apprise (Robertson)................................57

III. Comment expliquer nos défaillances d'attention soutenue ?.............58 1. La théorie des ressources attentionnelles (Grier et al., 2003 ; Helton et al., 2005)........58 2. La théorie de l'automatisation ou du désengagement (Manly et al., 1999 ; Robertson et al., 1997) 60

IV. Quels facteurs agissent sur nos capacité d'attention soutenue ?.....62 1. Les facteurs liés à la tâche.............................................................................................. 62 2. Le niveau d'éveil.............................................................................................................. 62 3. La motivation....................................................................................................................63

V. Composants majeurs du réseau neuronal médiatisant les performances d'attention soutenue (Sarter et al., 2001)...........................64 1. Le cerveau antéro-basal et les projections cholinergiques qui en partent......................64 2. Le locus coeruleus et projections noradrénergiqyes ascendantes qui en partent..........65

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Introduction I.

Pourquoi étudier l'attention ?

Le rôle joué par l'attention dans la vie quotidienne est inestimable. C'est grâce à l'attention cognitive que l'on peut rechercher un objet perdu, être capable de réaliser plusieurs tâches en même temps, etc. Il s'agit de l'un des processus cognitifs les plus familiers de notre vie quotidienne. En effet, on a une compréhension intuitive de ce qu'est l'attention : le simple bon sens suffit. C'est ce qu'on appelle « l'attention de tous les jours ». Mais nous allons aller plus loin : dans la plupart des situations, si une faute d'inattention n'a pas de conséquences graves, dans d'autres cas, cela peut avoir des conséquences dramatiques (ex. : pilotage d'avion). On est donc obligé de comprendre ce qui se passe, aussi pour apporter des solutions, et étudier de façon scientifique cette fonction cognitive. Ce phénomène de faute d'inattention est-il normal ou pathologique ? Est-ce fugace ou plutôt durable ? Est-ce quelque chose que l'on peut étudier ? Les différents domaines dans lesquels les avancées scientifiques sont nécessaires sont : • l'éducation (capacités scolaires des enfants en fonction du rythme scolaire) • la clinique (dans un objectif diagnostique, TDAH, héminégligence...) • la sécurité (les actions préventives telles que la sécurité routière) • l'ergonomie (conceptions, aménagements) • la psychologie du travail (sélection professionnelle) • le marketing (opérations commerciales)… Le point de départ de ces études scientifiques William James : le précurseur Il pose les bases d'un certain nombre de concepts, qui vont être repris et étudiés scientifiquement dans les années qui vont suivre. "Tout le monde sait ce qu'est l'attention. C'est quand l'esprit prend possession, sous une forme claire et active, d'un objet ou d'une pensée parmi d'autres qui se manifestent au même moment. Focalisation et concentration de la conscience en constituent l'essence. Cela implique d'ignorer certaines choses afin de traiter efficacement les autres, c'est une condition à opposer à un état confus, lent, "évanescent" du cerveau." William James, in Principles of Psychology (1890) On retrouve déjà ici l'idée « active » qui renvoie aux processus top-down (descendant), dépendant de la volonté du sujet, et bottom-up (passif).

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Sa définition souligne déjà sa nécessité de sélectionner une seule pensée ou stimulation parmi d'autres.

II.

Qu'est-ce que l'attention ?

Derrière ce terme d'attention se trouvent plusieurs phénomènes psychologiques. Exemple Deux personnes se baladent en forêt. L'une d'elle dit qu'elle a aperçu un magnifique papillon très rare vers une certaine direction, caché derrière une feuille. De ce fait, les deux personnes fixent la feuille en attendant que le papillon sorte. Au même moment, une pomme de l'arbre d'à côté tombe. De façon automatique, les deux personnes se tournent et regardent la pomme qui vient de tomber.. Puis, elles se tournent à nouveau vers leur intérêt principal : le papillon. Le papillon sort de sa cachette et s'envole. A quel moment l'attention entre en jeu? • lorsque je sélectionne un stimulus parmi tous ceux de l'environnement • lorsque la personne indique à l'autre la position du papillon derrière la feuille → sélectionner l'arbre, la branche et la feuille. Ces attentes sur le stimulus à percevoir, typiquement descendantes, induisent que les deux personnes sont prêtes à traiter un stimulus bien précis. De ce fait, elles seront plus rapide à traiter ce stimulus que si elles ne s'attendaient pas à l'apercevoir. C'est le processus attentionnel le plus étudié : la sélection. On mobilise notre attention sur un stimulus particulier pendant un temps plus ou moins long. : cela est coûteux au niveau cognitif. Cela renvoie à un deuxième processus attentionnel : l'allocation attentionnelle. Il doit exister un mécanisme automatique qui nous permet d'orienter ailleurs notre attention même si on alloue toute notre attention vers un stimulus particulier. Si une pomme tombe à côté, notre attention sera focalisée sur cette pomme. Ce mécanisme automatique, ou très contrôlé, qui nous permet de déplacer notre attention ailleurs est le contrôle attentionnel. Il nous permet d'avoir une certaine flexibilité attentionnelle. Dans cet exemple, on retrouve les trois grandes fonctions (ou processus) attentionnelles principales : • sélection • allocation • contrôle.

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Une ou plusieurs attentions ? Quand on parle d' « attention », on fait référence a une variété de processus attentionnels. Ces processus sont un ensemble d'opérations de traitement de l'information A l'heure actuelle, on distingue 4 processus qui sous-tendent l'attention : • l'attention sélective (ou focalisée) • l'attention divisée (ou partagée) • le contrôle attentionnel (ou contrôle exécutif) • la vigilance (ou attention soutenue) Lorsqu'on parle d'attention, on peut potentiellement faire référence à ces quatre processus attentionnels. Ces quatre grands processus ont des fonctions et renvoient à des dimensions spécifiques. Processus

Attention sélective

Attention divisée

Contrôle attentionnel

Vigilance

Fonctions

sélection

allocation

contrôle

vigilance

Dimensions

qualitative

quantitative (ressources)

exécutive

intensive

III. L'attention : cause ou effet ? Fait-on attention à certaines infos contenus dans un texte parce que notre système cognitif y applique un traitement profond (de type sémantique) ? OU Applique-t-on un traitement profond au texte parce qu'on y fait attention ? La théorie de la cause Attention= agent causal On applique un traitement profond au texte parce qu'on y fait attention. La théorie de l'effet Attention= conséquence On fait attention à certaines infos contenues dans un texte parce que notre système cognitif y applique un traitement profond. L'attention peut être à la fois un agent causal et une conséquence.

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IV. Des processus regroupés en système

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L'attention sélective I.

Principe et fonctions

Exemple On est dans un environnement bruyant et on essaye de focaliser notre attention auditive sur la conversation téléphonique qu'on est en train d'avoir. Plusieurs facteurs vont faciliter ou compliquer ce processus de focalisation de l'attention. Certains facteurs sont inhibés pour que notre attention sur un stimulus particulier soit plus complète. Nous avons la capacité à focaliser notre attention sur une source/pensée particulière de stimulation. L'attention sélective est : •

un processus nécéssaire,

On est soumis à des tas de stimulations, et notre système cognitif n'est pas capable de tout traiter simultanément. Il est donc nécéssaire de faire une sélection, un choix. •

qui permet d'établir des choix de traitement

L'attention sélective renvoie aux processus par lesquels le traitement cognitif est orienté vers les infos pertinentes et par lesquels ce traitement est maintenu focalisé sur elles. •

et provoque rehaussement et atténuation

L'attention facilite le traitement de l'information cible et altère/inhibe le traitement du distracteur. Il y a un double effet : facilitation du stimulus sélectionné et altération du stimulus non sélectionné. Cette double fonction a été illustrée dans les modèles sous la forme d'un filtre.

II.

Propriétés

Elle peut être : • explicite (overt, avec mouvement des yeux) ou implicite (covert, sans mouvements des yeux) • endogène (attention plutôt top-down, sous la volonté du sujet) ou exogène (attention attirée sur un stimulus qui apparaît de façon inattendue) • automatique (processus qui ne sollicite pas l'attention, et qui permet de réaliser plusieurs autres tâches simultanément) ou contrôlée (processus qui nécessite l'attention).

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III. L'attention sélective auditive Les premières études portées sur l'attention ont été réalisées sur la modalité auditive. Comment est-on capable de sélectionner une conversation parmi d'autres ? Colin Cherry : l'effet « Cocktail Party » (1953) Il est le premier à s'intéresser à cette attention cognitive auditive. Selon cet effet, nous sommes capable de sélectionner un message auditif parmi plusieurs messages auditifs qui nous parviennent simultanément.

Cet auteur a mis au point un paradigme expérimental de l'écoute dichotique (le protocole d'attention focalisée), permettant de mettre le sujet dans une situation où il va entendre simultanément deux messages différents. A partir de ce paradigme, on peut s'intéresser à l'attention focalisée mais aussi à l'attention divisée. On demande au sujet de focaliser son attention sur l'un des messages, et de répéter au fur et à mesure les mots lui parvenant dans l'oreille droite. Le sujet doit donc diviser son attention entre les deux messages. Par convention, on parle d' « oreille attentive », qui désigne le message qui parvient dans l'oreille sur laquelle il doit focaliser son attention (l'autre oreille est l'oreille inattentive). C'est ce qu'on appelle une tâche de filature (il file le message). En général, le sujet a plus de facilité à exécuter la tâche lorsque les deux messages diffèrent du point de vue de leur caractéristiques physiques (voix de femme vs. voix d'homme) que lorsque les deux messages se ressemblent du point de vue physique (même voix). Les sujets ne repèrent quasiment pas de spécificité du message présenté dans l'oreille inattentive. Cela laisse à suggérer que le message dans l'oreille attentive n'a pas été traité 52

de manière profonde.

1.

Les modèles cognitifs

Broadbent : la théorie du filtre sélectif Ils ont essayé de rendre compte de ces données expérimentales sous la forme d'un modèle explicatif de ce paradigme. Dans la tâche du paradigme de l'écoute dichotique, il présente des pairs de chiffres différents à chaque oreille, et demande au sujet de rappeler le maximum de chiffres qu'il a entendu. Il constate que les sujets rappellent les chiffres non pas dans l'ordre entendu mais en fonction de leur origine. Il propose ainsi son modèle dont le principe essentiel est que la sélection attentionnelle de l'information se fait sur la base de caractéristiques physiques.

Ce modèle est celui du filtre sélectif : 1. Dans ce modèle, l'information parvient aux registres sensoriels (aucune transformation des informations sensorielles, uniquement leur stockage). 2. Juste après cette étape entre en jeu ce processus de sélection (très précoce) : elle se situe juste après le stockage de l'information. Ce filtre sélectif a comme mission de sélectionner sur la base de caractéristiques physiques l'information, 3. qui va parvenir aux registres mnésiques (MCT).

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Gray et Wedderburn (1960)

D'autres études remettent en question l'idée que seul le message sélectionner va être traité plus profondément. Il s'appuie sur le même paradigme, la seule chose qui change est la nature des stimuli présentés : les sujets doivent rappeler les chiffres en fonction de leur provenance. On présente simultanément des syllabes composant un mot. On observe que les sujets ne rappellent pas ce qui provient d'une oreille et ce qui parvient à l'autre, mais font le lien entre les syllabes provenant dans chaque oreille, pour en créer des mots. De ce fait, on conclue que même l'information qui n'est pas sélectionnée est traitée plus profondément. Treisman (1960) Il propose un modèle qui intègre ces nouveaux résultats. Il s'appuie sur un certain nombre de données, en utilisant le paradigme d'écoute dichotique et en variant la nature des messages compétitifs.

Tâche de filature : messages compétitifs de différents types • voix identique/différente • nature identique (deux passages de romans)/différente (un passage de roman et un passage de notice) • langue identique/différente Résultats • Quand il y a des différences physiques évidentes, les sujets n'ont pas de difficulté à réaliser la tâche. • Quand les deux messages ont des caractéristiques physiques identiques mais appartiennent à des langues différentes, plus les sujets connaissent la langue du message non pertinent, plus l'interférence est massive. • Lorsque les deux messages sont lus par la même voix et dans la même langue, les sujets ont des difficultés à réaliser la tâche de filature.

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La difficulté remet en question la nature du filtre, qui ne s'appuierait que sur des caractéristiques physiques pour sélectionner le message. Treisman : la théorie de l'atténuation (1960) Le filtre (sélection attentionnelle) est positionné au même endroit, juste après le stockage dans les registres sensoriels. Mais il n'a pas de fonction de barrage, mais une fonction d'atténuation : elle permet le passage du message attendu sans pour autant bloquer le passage de l'autre (elle l'atténue uniquement). Ce qui explique pourquoi les informations non sélectionnées peuvent tout de même être traitées de façon plus profonde. Deutsch & Deutsch : le modèle de la sélection tardive (1963) La sélection se fait selon eux après le passage en MCT.

Les informations qui nous parviennent vont aller exciter les représentations que nous avons en mémoire à court terme. Chaque stimulus va exciter sa représentation en MCT et ainsi sélectionner l’information dont on a besoin. Pour eux, la sélection est tardive.

2.

La sélection auditive est-elle précoce ou tardive ?

Théorie de la sélection tardive Taux de détection pour OI (oreille inattentive) = taux de détection par OA (oreille attentive) Réponses équivalentes quelque soit l’oreille dans laquelle le stimulus à détecter est présenté. Aucune interférence entre les messages.

Tâche de filature + tâche de détection auditive

Théorie de la sélection précoce Taux de détection pour OI < taux de détection pour OA Réponses meilleures dans l'oreille dans laquelle le message à filer est présenté 52

Théorie de la sélection tardive Interférences entre les messages Tâche de filature + présentation mots reliés sémantiquement à OI

3.

L’apport des neurosciences

Les potentiels évoqués cérébraux On mesure l’activité électrique du cerveau du sujet. Il y a des modifications transitoires de l’activité électrique cérébrale consécutive à l’application d’un stimulus sensoriel. Méthode du moyennage pour extraire la réponse évoquée du signal EEG (Dawson, 1954)

Lors du moyennage, on récupère tout ce qui est important découlant de la présentation d’un stimulus. On indique la polarité (N ou P) et le moment d’apparition. La P300 est une polarité positive qui apparaît 300ms après la présentation du stimulus. On va pouvoir regarder ce qui se passe avant le temps de réponse, si ces composants évoqués par la présence d’un stimulus sont modifiés lorsque le sujet porte son attention sur le stimulus ou pas. L’activité EEG de fond est environ constant : si on répète la présentation d’un même stimulus, on va annuler cette activité EEG de fond. La seule chose différente va être le traitement du stimulus. La répétition du même stimulus nous permet d’annuler l’activité, et d’extraire celle qui est spécifique au traitement du stimulus : suite de déflexion positive et négative. Quelle est l’étape que l’attention va modifier ? Si très précoce : on devrait avoir des composants évoqués différentes pour les stimuli sur lesquels l’attention s’est porté plus importants que pour ceux que l’on a pas sélectionné

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Les travaux précurseurs d’HILLYARD et coll. (1973)

On enregistre les potentiels évoqués auditifs, et on s’intéresse aux potentiels qui correspondent au traitement cortical : P100, N100, P200

Dans les blocs d’essais où l’on demandait au sujet d’être attentifs à gauche, les composants évoqués par ces sons étaient d’amplitudes différentes. La N100 est supérieure lorsque les sons présentés sont dans l’oreille sur l...